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Thermostat Moorleiche – Thermostatisierung bei 600 Grad

Autor / Redakteur: Armin Hardt* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Mithilfe eines Massenspektrometers werden an der der Universität Kiel C14-Altersbestimmungen durchgeführt. Lesen Sie, wie wichtig eine genaue Thermostatisierung in der Probenvorbereitung ist.

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1 Um das Alter solcher Moorleichen mit der C14-Methode zu bestimmen, ist eine genaue Thermostatisierung von großer Wichtigkeit.
1 Um das Alter solcher Moorleichen mit der C14-Methode zu bestimmen, ist eine genaue Thermostatisierung von großer Wichtigkeit.
( Archiv: Vogel Business Media )

Torfstecher entdeckten im Jahr 2000 im Großen Uchter Moor in Niedersachsen eine Leiche. Schrumplig und ledern sind die Hautfetzen. Die Haare der weiblichen Leiche schimmern rötlich, das ist normal – im Torf werden alle Haare rot. Ermittlungen der Kriminalpolizei deuten auf ein vermisstes Mädchen aus dem Jahr 1969 hin.

Die Ermittlungen konzentrierten sich zunächst auf diesen Fall – bis im Jahr 2005 in unmittelbarer Nähe des ersten Fundortes im Moor eine abgetrennte geschrumpfte Hand gefunden wurde. Archäologen wurden hinzugezogen, die die Moorleiche gründlich untersuchten. Dazu zählte eine genaue Altersbestimmung. Diese Bestimmung wurde im Leibniz-Labor für Altersbestimmung und Isotopenforschung der Universität in Kiel vorgenommen. Mithilfe eines drei Megavolt HVE Tandetron-Beschleuniger-Massenspektrometers wurde die so genannte C14-Datierung durchgeführt. Das Alter von biologischen Proben kann so sehr genau bestimmt werden, sofern sie nicht älter als 50 000 Jahre sind.

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Die Proben, die für diesen physikalischen Prozess benötigt werden, sind nicht sehr groß, müssen aber für die Datierung aufbereitet werden. „Eine wichtige Voraussetzung für die Aufbereitung der Proben ist das sehr genaue und stabile Regeln der Temperaturen bei etwa 600 Grad Celsius“, sagt Prof. Dr. Pieter M. Grootes, Leiter des Leibniz-Labors.

Effektiver durch Automatisierung

Die Probenaufbereitung ist sehr arbeitsintensiv. „Wir haben das Problem, dass ein Bearbeitungsschritt zehn bis zwölf Stunden in Anspruch nehmen kann“, sagt Harald Hermanns von der Elektronikentwicklung des Labors. Insgesamt braucht jede Probe zwei bis drei Wochen, bis sie aufbereitet und durchgemessen ist. Dieser Prozess kann durch Automatisierung verbessert werden. „Es könnten mehr Proben durchgesetzt und die Mitarbeiter von Routinearbeiten entlastet werden“, fügt Hermanns hinzu.

Als erstes hat der Entwickler die Temperatursteuerung für die Reduktionsöfen mit PID-Temperaturreglern der Firma Wachendorff Prozesstechnik modernisiert. „Die existierende Steuerung ist nach zehn Jahren nicht mehr auf dem neuesten Stand und lässt sich nicht ohne Weiteres automatisieren“, erklärt Hermanns. Mit der Komponente von Wachendorff werden mehrere Fragestellungen gleichzeitig geklärt. Platzprobleme gibt es mit dem Temperaturregler im 48mm x 48mm Format keine mehr. „Wir brauchen verschiedene Temperaturen, die wir einstellen können – 450 und 600 Grad – die müssen sehr einfach umschaltbar sein. Die Temperaturregler von Wachendorff haben zwei vorwählbare Temperaturen, die mit einem einfachen Schalter oder über den Computer umzuschalten sind,“ beschreibt Hermanns. Zudem können diese Regler über eine serielle RS485-Schnittstelle Daten aus- oder einlesen.

Geringe Ausfallwahrscheinlichkeit

Die neue Temperatursteuerung des Labors ist modular aufgebaut. Defekte können durch Austausch der Komponenten schneller behoben werden. „Das war mit der alten Steuerung so nicht möglich. Hinzu kommt, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit der Wachendorff-Komponenten sehr gering ist. Diese Regler sind in der Industrie tausendfach bewährt und ausgereift. Eine Eigenentwicklung würde in diesem Fall keinen Sinn machen,“ beschreibt Hermanns die Motivation, mit Industrieelektronik der Firma Wachendorff zu arbeiten.

Mit einem neu entwickelten Thermo-ASIC ausgerüstet, werden moderne Programmier-, Bedien- und Kontrolltechnologien in einem für den rauen industriellen Einsatz konzipierten Gehäuse realisiert. Der T48 kann schnell in Betrieb genommen sowie einfach und sicher bedient werden und führt seine Aufgabe jahrelang effizient aus. Außerdem kann er an alle erdenklichen Regelaufgaben angepasst werden. Die Prozessparameter können über die Selbstoptimierung ermittelt und dann leicht abgeändert werden. Der Bediener wird laufend über den Istwert informiert. Die zweite Anzeige erlaubt auf Knopfdruck die Anzeige von Sollwert, prozentualer Ausgangsleistung oder der Abweichung. Der Regler besitzt einen neu entwickelten Rechenalgorithmus, mit dem der Sollwert besonders schnell angefahren und das Überschwingen minimiert wird. Die Ausgangsplatine lässt sich schnell und einfach wechseln.

Einsatz industrieller Bediengeräte

„Zukünftig sollen auch industrielle Bediengeräte von Wachendorff im Leibniz-Labor zum Einsatz kommen“, verrät Harald Hermanns. Prinzipiell lässt sich die gesamte Reduktionsanlage über zwei Panels steuern. Die Mitarbeiter brauchen dann nicht mehr ständig die einzelnen Geräte zu überwachen, sondern können dies bequem zentral an ihrem Computer koordinieren. Auch für ihn, den Entwickler und Instandhalter, wird das Arbeiten in Zukunft etwas einfacher: „Mit einer Fernüberwachung können Fehler im System sofort zentral erkannt und notwendige Maßnahmen eingeleitet werden“.

Das Leibniz-Labor der Universität in Kiel konnte übrigens nach der Untersuchung der Leiche aus dem Großen Uchter Moor eine Sensation vermelden. Die Leiche stammt aus dem Zeitraum zwischen 764 und 515 vor Christus. Damit handelt es sich bei ihr um den ersten Moorleichenfund auf niedersächsischem Gebiet seit über 50 Jahren. Gleichzeitig ist sie die älteste aller Radiokarbon-datierten Moorleichen, die bisher in den Mooren Nordwestdeutschlands gefunden wurde.

*A. Hardt, Wachendorff Prozesstechnik GmbH & Co. KG, 65366 Geisenheim

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